Comparison of two methods for identifying alien genotypes in clonal seed orchards and consequences of misidentification

69-84

Artikel aus einer Zeitschrift

200207731

Austrian Journal of Forest Science 2020, 137(2): ONLINE ONLY ; Jrg. 137 ; 2 (2020) , 69-84

Keywords: Breeding, Pinus sylvestris, seed orchard, molecular markers, genetic improvement
Genetic gains in forestry are often implemented by producing improved forest seeds in seed orchards. However, unwanted alien genotypes are often accidentally introduced into seed orchards, or genotypes are planted in incorrect locations, both of which can reduce genetic gains. Such errors can be detected using markers, mainly
isoenzymatic proteins and microsatellite DNA. These markers di er in their sensitivity, meaning that they can yield di erent assessments of seed orchard genetic material even when plant material is identical. The main objective of this paper was to compare these two veri cation methods and their consequences for genetic improvement. Two uneven-aged Scots pine clonal seed orchards were analysed using sets of isoenzymatic and microsatellite loci identi ed in other studies. The statistical analysis allowed comparison of the actual architecture of seed orchards to the planned layout. The number of clones was also compared to the e ective number of clones. The results of microsatellite DNA analysis indicate that misplaced ramets are present from 12.29% to 30.89% of the time. Errors had an impact on breeding e ciency by reducing the relative e ective number of clones. Isoenzyme and microsatellite methods had different discriminatory powers, which a ected the results of the study. This study indicates that seed orchards can contain large numbers of incorrectly identified individuals. Microsatellite DNA analysis is recommended over isoenzyme analysis for detecting such errors, as the former is a more sensitive analytical method.
Schlüsselbegriffe: Züchtung, Pinus sylvestris, Samenplantage, molekulare Marker, genetische Verbesserung
Der Züchtungsfortschritt im Forstwesen wird meistens durch die Verwendung von verbessertem Material aus Samenplantagen erreicht. Züchtungsprogramme der Forstbäume führen in der Praxis oft zum Auftreten fremder Genotypen in Samenplantagen, welche den Erfolg des Züchtungsfortschritts reduzieren. Molekulare Marker wie Isoenzyme und DNA-Mikrostelliten eignen sich, um solche Fehler festzustellen. Diese Methoden unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Genauigkeit des Ergebnisses. Daher ist es möglich, für identisches Pflanzenmaterial zu unterschiedlichen Ergebnissen zu kommen. Der Vergleich dieser Überprüfungsmethoden und die Konsequenzen der getro enen Entscheidung ist das Ziel dieser Arbeit. Die Analysen wurden auf zwei nicht-gleichaltrigen Klonsamenplantagen unter Anwendung von Isoenzym- sowie Mikrosatellitenmarkersets durchgeführt. Eine statistische Analyse ist erfolgt. Sie ermöglichte sowohl den Vergleich zwischen dem Plan und der tatsächlichen
Anordnung der Klone als auch eine Schätzung der e ektiven Anzahl der Klone. Die Ergebnisse basierend auf Mikrosatellitenmarkern beweisen das Auftreten von fremden Genotypen in einer Häufigkeit zwischen 12.29 % und 30.89 %. Die Fehler beeinflussten die Züchtungse zienz negativ dadurch, dass die e ektive Anzahl der
Klone reduziert war. Unterschiede bei der Aussagekraft der beiden Ansätze hatten einen Einfl uss auf die Ergebnisse. Die vorliegende Studie unterstreicht den Nutzen von Klonidentifikationsanalysen in Samenplantagen. Es empfehlt sich, auf Mikrosatelliten-DNS als die sensitivere analytische Methode zurückzugreifen.